La fibra óptica multimodo es un tipo de fibra óptica que se utiliza principalmente para comunicaciones en distancias cortas, como dentro de un edificio o en un campus. Los enlaces multimodo se pueden utilizar para velocidades de datos de hasta 800 Gbit/s. La fibra multimodo tiene un diámetro de núcleo bastante grande que permite propagar múltiples modos de luz y limita la longitud máxima de un enlace de transmisión debido a la dispersión modal . El estándar G.651.1 define las formas más utilizadas de fibra óptica multimodo.
El equipo utilizado para las comunicaciones a través de fibra óptica multimodo es menos costoso que el de fibra óptica monomodo . [1] Los límites de distancia y velocidad de transmisión típicos son 100 Mbit/s para distancias de hasta 2 km ( 100BASE-FX ), 1 Gbit/s hasta 1000 m y 10 Gbit/s hasta 550 m. [2]
Debido a su alta capacidad y confiabilidad, la fibra óptica multimodo generalmente se usa para aplicaciones troncales en edificios. Un número cada vez mayor de usuarios está acercando los beneficios de la fibra al usuario al ejecutar la fibra hasta el escritorio o la zona. Las arquitecturas que cumplen con los estándares, como el cableado centralizado y la fibra hasta el gabinete de telecomunicaciones, ofrecen a los usuarios la capacidad de aprovechar las capacidades de distancia de la fibra centralizando la electrónica en las salas de telecomunicaciones, en lugar de tener electrónica activa en cada piso.
La fibra multimodo se utiliza para transportar señales de luz hacia y desde equipos de espectroscopia de fibra óptica en miniatura (espectrómetros, fuentes y accesorios de muestreo) y fue fundamental en el desarrollo del primer espectrómetro portátil.
La fibra multimodo también se utiliza cuando se deben transportar altas potencias ópticas a través de una fibra óptica, como en la soldadura láser .
La principal diferencia entre la fibra óptica multimodo y monomodo es que la primera tiene un diámetro de núcleo mucho mayor , normalmente de 50 a 100 micrómetros, mucho mayor que la longitud de onda de la luz que transporta. Debido al gran núcleo y también a la posibilidad de una gran apertura numérica , la fibra multimodo tiene una mayor capacidad de "captación de luz" que la fibra monomodo. En términos prácticos, el mayor tamaño del núcleo simplifica las conexiones y también permite el uso de componentes electrónicos de menor costo, como diodos emisores de luz (LED) y láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL), que operan en longitudes de onda de 850 nm y 1300 nm. (Las fibras monomodo utilizadas en telecomunicaciones suelen funcionar a 1310 o 1550 nm [3] ). Sin embargo, en comparación con las fibras monomodo, el límite del producto ancho de banda-distancia de la fibra multimodo es menor. Debido a que la fibra multimodo tiene un tamaño de núcleo mayor que la fibra monomodo, admite más de un modo de propagación ; por lo tanto, está limitado por la dispersión modal , mientras que el modo único no lo está.
Las fuentes de luz LED que a veces se utilizan con fibra multimodo producen una gama de longitudes de onda y cada una se propaga a diferentes velocidades. Esta dispersión cromática es otro límite a la longitud útil del cable de fibra óptica multimodo. Por el contrario, los láseres utilizados para impulsar fibras monomodo producen luz coherente de una única longitud de onda. Debido a la dispersión modal, la fibra multimodo tiene tasas de dispersión de pulsos más altas que la fibra monomodo, lo que limita la capacidad de transmisión de información de la fibra multimodo.
Las fibras monomodo se utilizan a menudo en investigaciones científicas de alta precisión porque restringir la luz a un solo modo de propagación permite enfocarla en un punto intenso con difracción limitada .
El color de la cubierta a veces se utiliza para distinguir los cables multimodo de los monomodo. El estándar TIA-598C recomienda, para aplicaciones no militares, el uso de una chaqueta amarilla para fibra monomodo y naranja o aguamarina para fibra multimodo, según el tipo. [4] Algunos proveedores utilizan el violeta para distinguir la fibra de comunicaciones OM4 de mayor rendimiento de otros tipos. [5]
Las fibras multimodo se describen por los diámetros de su núcleo y revestimiento . Así, la fibra multimodo de 62,5/125 μm tiene un tamaño de núcleo de 62,5 micrómetros (μm) y un diámetro de revestimiento de 125 μm. La transición entre el núcleo y el revestimiento puede ser brusca, lo que se denomina perfil de índice escalonado , o una transición gradual, que se denomina perfil de índice gradual . Los dos tipos tienen diferentes características de dispersión y, por tanto, diferentes distancias de propagación efectiva. [6] Las fibras multimodo se pueden construir con un perfil graduado o de índice escalonado . [7]
Además, las fibras multimodo se describen utilizando un sistema de clasificación determinado por la norma ISO 11801 (OM1, OM2 y OM3) que se basa en el ancho de banda modal de la fibra multimodo. OM4 (definido en TIA-492-AAAD) se finalizó en agosto de 2009 [8] y fue publicado a finales de 2009 por la TIA . [9] El cable OM4 admitirá enlaces de 125 m a 40 y 100 Gbit/s. Las letras "OM" significan multimodo óptico .
Durante muchos años, la fibra multimodo convencional de 62,5/125 μm (OM1) y la convencional de 50/125 μm (OM2) se implementaron ampliamente en aplicaciones locales. Estas fibras admiten fácilmente aplicaciones que van desde Ethernet (10 Mbit/s) hasta gigabit Ethernet (1 Gbit/s) y, debido a su tamaño de núcleo relativamente grande, eran ideales para usar con transmisores LED. Las implementaciones más nuevas suelen utilizar fibra multimodo (OM3) de 50/125 μm optimizada con láser. Las fibras que cumplen con esta designación proporcionan suficiente ancho de banda para soportar 10 Gigabit Ethernet hasta 300 metros. Los fabricantes de fibra óptica han perfeccionado enormemente su proceso de fabricación desde que se emitió ese estándar y se pueden fabricar cables que admitan 10 GbE hasta 400 metros. La fibra multimodo optimizada por láser (LOMMF) está diseñada para usarse con VCSEL de 850 nm.
Se pueden utilizar fibras de grado FDDI más antiguas, OM1 y OM2 para 10 Gigabit Ethernet a través de 10GBASE-LRM. Sin embargo, esto requiere que la interfaz SFP+ admita la compensación de dispersión electrónica (EDC), por lo que no todos los conmutadores, enrutadores y otros equipos pueden utilizar estos módulos SFP+.
La migración a LOMMF/OM3 se produjo a medida que los usuarios actualizaban a redes de mayor velocidad. Los LED tienen una velocidad de modulación máxima de 622 Mbit/s [ cita necesaria ] porque no se pueden encender/apagar lo suficientemente rápido para admitir aplicaciones de mayor ancho de banda. Los VCSEL son capaces de modular más de 10 Gbit/s y se utilizan en muchas redes de alta velocidad.
Algunas velocidades de 200 y 400 Gigabit Ethernet (por ejemplo, 400GBASE-SR4.2 ) utilizan multiplexación por división de longitud de onda (WDM) incluso para fibra multimodo [10] , que está fuera de la especificación para OM4 e inferiores. En 2017, TIA e ISO estandarizaron OM5 para WDM MMF, especificando no solo un ancho de banda modal mínimo para 850 nm, sino también una curva que abarca de 850 a 953 nm.
A veces, los cables se pueden distinguir por el color de la cubierta: para 62,5/125 μm (OM1) y 50/125 μm (OM2), se recomiendan cubiertas naranjas, mientras que se recomienda aguamarina para fibras OM3 y OM4 "optimizadas por láser" de 50/125 μm. [4] Algunos proveedores de fibra utilizan violeta para "OM4+". OM5 es oficialmente de color verde lima .
Los perfiles de potencia de VCSEL, junto con las variaciones en la uniformidad de la fibra, pueden provocar una dispersión modal que se mide mediante el retardo modal diferencial (DMD). La dispersión modal se debe a las diferentes velocidades de los modos individuales en un pulso de luz. El efecto neto hace que el pulso de luz se extienda a lo largo de la distancia, introduciendo interferencia entre símbolos . Cuanto mayor es la longitud, mayor es la dispersión modal. Para combatir la dispersión modal, LOMMF se fabrica de manera que elimina las variaciones en la fibra que podrían afectar la velocidad a la que puede viajar un pulso de luz. El perfil del índice de refracción se ha mejorado para la transmisión VCSEL y para evitar la propagación del pulso. Como resultado, las fibras mantienen la integridad de la señal en distancias más largas, maximizando así el ancho de banda.
El estándar IEC 61280-4-1 (ahora TIA-526-14-B) define el flujo rodeado que especifica los tamaños de inyección de luz de prueba (para varios diámetros de fibra) para garantizar que el núcleo de la fibra no esté demasiado o insuficientemente lleno para permitir mediciones de pérdida de enlace más reproducibles (y menos variables). [22]